Отрыв потока механизм

Тонкая игла перед тупым телом. Такая игла, вызывая отрыв потока, способствует снижению сопротивления и теплопередачи при больших сверхзвуковых скоростях. Рассмотрим механизм этого явления. Отсоединенный почти прямой скачок уплотнения перед затупленным телом (рис. 1.12.4,а) может изменить свою форму, если перед таким телом установить тонкую иглу (рис. 1.12.4,6). Поток может оторваться на игле и образовать область течения клинообразного или конусообразного типа (в зависимости от того, является ли тело плоским или цилиндрическим). Под влиянием такого отрывного течения изменится форма головного скачка уплотнения от почти прямого до косого, что обусловит снижение лобового сопротивления и теплопередачи в точке полного торможения затупленной поверхности. Однако в контактной области скачка и поверхности иглы могут возникать высокие местные тепловые потоки, что несколько снижает эффективность использования иглы. [c.106]

Взаимодействие осесимметричной сверхзвуковой струи воздуха по нормали с пластиной. Теплообмен при взаимодействии сверхзвуковой струи с преградой, как и дозвуковой, осложнен совместным действием высокой интенсивности турбулентности, отрицательного градиента давления и дополнительно волновой структурой (может порождать турбулентность, обусловливать отрыв потока от стенки и пр.) [69]. Механизм переноса теплоты в указанных условиях до конца не ясен, поэтому теплоотдачу изучают экспериментально. [c.399]

Следует отметить, что гидродинамическая сетка не воспроизводит картины линий тока при наличии отрыва, так как в потенциальном потоке нет механизма, который мог бы вызвать отрыв. Например, если изменить направление движения потока, показанного на рис. 14-1, на обратное, то в потенциальном потоке гидродинамическая сетка, распределение скоростей и давлений останутся неизменными. Однако перепад давления станет положительным там, где он был отрицательным, и наоборот. Можно видеть, что величина отрицательного перепада давления теперь гораздо больше, чем в сужающемся потоке. Поэтому в расширяющемся потоке, несомненно, произойдет отрыв, и картина линий тока приобретает вид, схематически показанный на рис. 14-2. [c.333]

В этом разделе представлены теоретические и экспериментальные результаты для ламинарного пограничного слоя, образующегося в условиях установившегося двумерного течения в дозвуковом диапазоне скоростей. Отрыв несжимаемого ламинарного потока происходит при малых значениях положительного градиента давления. В теории пограничного слоя ламинарный пограничный слой более доступен для математического анализа и характеристики ламинарного течения могут быть предсказаны с большей степенью точности, чем для турбулентного пограничного слоя. Для турбулентного течения ввиду недостаточного понимания механизма турбулентности необходимы экспериментальные исследования, дополняющие теоретические предсказания. [c.69]

Этот частный случай отрыва потока может быть применен для практических приложений с использованием преимуществ отрывного течения. Отрыв такого типа может существовать как в ламинарных, так и турбулентных течениях, включая взаимодействие скачка уплотнения с пограничным слоем, присоединение оторвавшихся слоев и пульсационные нестационарные течения. Вначале перечисляются некоторые возможные практические приложения затем описываются особенности механизма течения. Наконец дается описание подробной картины течения на основе экспериментальных наблюдений. Экспериментальные исследования проводились большей частью на цилиндрических моделях с носовыми частями, имеющими полусферическую форму, плоскую форму, полусферическую форму с плоским срезом, а также форму оживала и усеченного конуса. Интервал исследуемых чисел Маха набегающего потока 1,75 Моо 14 ж чисел Рейнольдса, вычисленных по диаметру цилиндрической части тела, 0,85-10 Re 1,5-10 . Течение около таких осесимметричных моделей при нулевом и отличном от нуля углах атаки будет рассмотрено более тщательно после рассмотрения свойств течения около двумерных поверхностей при нулевом угле атаки. Коэффициенты сопротивления, подъемной силы и т. п. определялись каждым исследователем по-своему, что будет упомянуто в соответствующих разделах. [c.218]

При обтекании тел сверхзвуковым потоком и больших значениях числа Ке отрыв часто происходит с гладкого участка контура тела, на котором, согласно теории безотрывного обтекания невязким газом, градиент давления равен нулю или даже отрицателен. Следовательно, в реальном течении перед точкой отрыва должно возникать такое взаимодействие пограничного слоя со сверхзвуковым потоком, которое индуцирует большие положительные градиенты давления. Чепмен дал качественное объяснение механизма взаимодействия и назвал течение перед точкой отрыва течением со свободным взаимодействием. [c.242]

Приборы и механизмы, в которых используются свойства течений воздуха, применяются в различных отраслях техники. Некоторые типы проточных пневматических элементов используются в промышленных регуляторах, содержащих механические подвижные детали. Пневматические устройства применяются при управлении силовыми установками различного назначения. Для улучшения характеристик летательных аппаратов вводится управление потоками, устраняющее отрыв их от стенок. [c.8]

Изложенные соображения, поясняющие механизм передачи резких изменений во внешнем потоке (падение ударной волны на пограничный слой, отрыв нограничного слоя, угловая точка на поверхности тела) по ламинарному пограничному слою вверх по потоку, описывают широкий класс явлений как в сверхзвуковом и гиперзвуковом, так и в дозвуковом двинieнияx газа. Аналогичные по общей структуре процессы имеют, как уже об этом упоминалось в гл. IX, место и в пограничных слоях в потоках малых скоростей. Желая подчеркнуть характерную особенность всей этой группы явлений, заключающихся в возможности всесторонней, как вниз так и вверх по течению, передачи [c.709]

Явление кавитации (от avitas — пустота) представляет собой возникновение в потоке жидкости парогазовых пузырьков, где давление снижается до давления паров жидкости при соответствующей температуре, и последующее сокращение этих пузырьков при перемещении их в зону повышенного давления. Кавитационное разрушение металла вызывается гидравлическими импульсами ударного характера, которые возникают при быстром сокращении парогазовых пузырьков, попадающих в область более высоких давлений. Результаты работ, выполненных в этой области [15, 58, 61], показывают, что механизм кавитационного разрушения очень сложен и до настоящего времени полностью не изучен. Имеется и другое представление о механизме кавитационного разрушения [32], по которому материал на микроучастках поверхности в момент захлопывания кавитационных пузырьков работает не на удар, а на отрыв. Полагают, что в данном случае причиной гидроэрозии являются высокочастотные импульсы микрообъемов жидкости отрывного характера. [c.6]

Например, как показал Дин [1], допустимая подъемная сила рабочих лопаток гидромашины при ламинарном режиме течения в условиях, близких к отрыву, примерно вчетверо меньше подъемной силы в тех же условиях, но при турбулентном режиме течения. Касательные напряжения в турбулентном потоке в 10—10 раз больше, чем в ламинарном, поэтому в турбулентном потоке отрыв затягивается или не происходит совсем. Турбулентное течение не поддается расчету теоретическими методами, поскольку механизм турбулентности недостаточно изучен, в частности не известны соотношения между нульсационными и средними по времени величинами. Поэтому для расчета отрыва турбулентного слоя необходимо опираться на экспериментальные данные. [c.143]

След за круговым цилиндром во многих аспектах подобен следу за плоской пластиной. Когда число Рейнольдса превышает некоторое критическое значение, за цилиндром формируется пара вихрей. Эта пара растягивается в направлении потока, становится несимметричной и в конце концов разрушается и сносится вниз по патоку, распространяя завихренность попеременно на обе стороны следа. При умеренно больших числах Рейнольдса не всегда существует начальная пара вихрей, и так как поверхность разрыва, сходящая с поверхности цилиндра, неустойчива, она свертывается в отдельные вихри с образованием вихревой пелены. Таким образом, вихревое движение определенной частоты существует при любом числе Рейнольдса, и вниз по потоку распространяется двойной ряд вихрей. При ббльших числах Рейнольдса, скажем более Ке = 2500, вихри рассеиваются по мере образования, поэтому двойной ряд вихрей не может существовать. На задней стороне цилиндра вихри периодически отрываются, пока число Рейнольдса не достигнет значения Ке = 4 -10 — 5 -10 . При этих значениях числа Рейнольдса течение в следе становится турбулентным. Как и в случае плоской пластины, хвостовая пластина за цилиндром предотвращает отрыв вихрей и оказывает сильное влияние на сопротивление цилиндра, уменьшая коэффициент сопротивления от 1,1 до 0,9 [11, 12]. Пластина эффективна на расстоянии первых четырех-пяти диаметров вниз по потоку. Если два вязких слоя на каждой стороне следа не взаимодействуют друг с другом в области, гдо они имеют тенденцию к свертыванию в вихрь, то не возникает стабилизирующего механизма, закрепляющего определенвое периодическое образование вихрей. Поэтому вязкие спои разрушаются независимо друг от друга [121. Давление за пластиной или цилиндром мевьше, чем давление [c.85]

Если же слой жидкости, непосредственно прилегающий к цилиндру, т. е. пограничный слой, отсасывать внутрь цилиндра через какие-либо щели (фиг. 10. 10), то можно значительно улучштъ обтекание цилиндра. Пограничный слой при этом будет прилипать к поверхности цилиндра, обтекание станет более плавным, и отрыв может быть полностью ликвидирован. В результате вихри образовываться не будут, и картина обтекания цилиндра примет вид, показанный на фиг. 10. 10, т. е. будет приближаться к картине потенциального обтекания. Таким образом, теория пограничного слоя, в частности, важна и тем, что она позволила вникнуть в существо О бтекания тела потоком вязкой жидкости и выяснить механизм образования вихрей при обтекании. [c.263]

Теория пограничного слоя позволила объяснить природу часто встречающегося в практике ЯЕ.ления отрыва потока от поверхности плавной формы. Явление это тесно связано со свойством прилипания вязкой жидкости к твер,дой поверхности обтекаемого ею тела и образованием на этой поверхности пограничного слоя. Совсем иной механизм определяет ннерциопный отрыв безвихревого потока идеальной жидкости с острых кромок тела, о котором уже была речь в гл. V. [c.570]

Основной проблемой в кавитации является эрозия . Быстро меняющиеся высокие давления и тепловые ударные волны разрушают материал деталей, находящихся в кавитационной области. По экспе-ри.ментальным данным установлено, что максимальный шум и эрозия на деталях наступают одновременно. Процесс эрозии деталей насосов, турбин, клапанов и других механизмов происходит так быстро, что, например, рабочее колесо насоса после нескольких недель работы часто выходит нз строя. Насосы кавитируют, когда давления низки или скорости очень велики. В этих условиях происходит отрыв жидкости от рабочего элемента насоса (поршня, лопатки и др.). Отрыв же жидкости в основном зависит от величины давления иа входе в рабочую камеру насоса. Если давление оказывается недостаточным и не обеспечивает неразрывности потока, то происходит отрыв жидкости и в насосе возникает кавитация. Для борьбы с кавитацией в насосах необходимо во всасывающей камере создать такое давление, которое [c.66]

Нестационарный отрыв двумерного потока при больших числах Рейнольдса рассматривается в [171]. Решение нестационарных двумерных уравнений невзаимодействующего пограничного слоя приводит к известной особенности в области с заданным неблагоприятным градиентом давления. Однако процесс отрыва сопровождается изменением давления через вязко-невязкое взаимодействие еще до возникновения сингулярности (первая стадия взаимодействия по терминологии [171]). Описывающее данную стадию численное решение получено в лагран-жевых координатах. Сформулирован вывод о том, что взаимодействие начинается существенно раньше, чем это следует из общепринятых представлений о механизме нестационарного отрыва. [c.12]

Непосредственно на срезе сопла газовая струя в жидкости резко расширяется от (2 - 3) с/ до (10 - 15) с1д, а по некоторым данным и более (до 30 0 при обратном набегании на сопло газовой каверны). Это объясняется большим различием плотностей газа и жидкости и пульсирующим характером истечения струи, который фиксируется визуально, фотографированием и другими методами. Расширение струи и газо-жидкостного потока в ванне также находится в широких пределах центральный угол раскрытия 0 = 12 - 26 град (по некоторым данным 30 град и более). Значения 0 зависят от свойств газа, жидкости и скорости истечения струи в ванну. В широких пределах находятся также и пульсационные характеристики струй, замеренные на холодных и горячих моделях, а также на полупромышленных и промышленных барботажных агрегатах. На холодных моделях при боковой продувке зарегистрирован отрыв газовых пузьфей от сопла, определяющий пульсацию струи, с частотой от 5 - 10 до 30 Гц в зависимости от режима продувки. На горячей модели при верхней вертикальной продувке замерены пульсации глубины лунки в пределах 20 - 25 % с периодичностью пульсаций 0,1 - 0,15 с. Следует отметить, что ассимиляция газа ванной независимо от ее механизма (абсорбция, хемосорбция, фазовый переход) способствует стабилизации гидродинамической неустойчивости струйного течения. При сильной ассимиляции течение струи можно рассматривать как квазистационарное. [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...